Distribución a Larga Distancia de Entrelazamiento Átomo-Fotón Basada en un Conjunto Atómico Frío sin Cavidad

Área de la Ciencia:

• Ciencia de la Información Cuántica
• Redes Cuánticas
• Física Atómica

Sus antecedentes:

• Las redes cuánticas requieren nodos de memoria cuántica fiables para aplicaciones cuánticas distribuidas.
• La distribución de átomos-fotones a larga distancia es crucial para escalar las tecnologías cuánticas.

Objetivo del estudio:

• Demostrar un conjunto atómico frío sin cavidad como nodo de red cuántica.
• Lograr la distribución eficiente de entrelazamiento átomo-fotón a largas distancias.

Principales métodos:

• Se utilizó un conjunto atómico frío sin cavidad para la memoria cuántica.
• Se empleó un módulo de conversión de frecuencia cuántica (QFC) de alta eficiencia e independiente de la polarización.
• Se convirtieron fotones de 780 nm a la banda de telecomunicaciones S (1522 nm) para la transmisión.

Principales resultados:

• Se logró una eficiencia inicial de recuperación de ~55% y una vida útil de memoria de 160 μs para los cúbits atómicos.
• Se observó una fidelidad de entrelazamiento >80% entre átomos y fotones de telecomunicaciones después de la transmisión por fibra de 20 km.
• Se demostró una conversión de frecuencia cuántica (QFC) de bajo ruido con una eficiencia externa de hasta 48.5% y una relación señal/ruido de 6.9 para transmisión a 100 km.

Conclusiones:

• El nodo cuántico desarrollado permite la distribución robusta de entrelazamiento átomo-fotón a largas distancias.
• Esta plataforma es un paso importante hacia la realización de redes cuánticas a nivel de kilómetro.
• Los resultados sientan las bases para la futura computación cuántica distribuida y la comunicación segura.